Biologie (Grundlagenfach)

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1 Biologie (Grundlagenfach) 38 Biologie (Grundlagenfach) A. Stundendotation 1. Jahr 2. Jahr 3. Jahr 4. Jahr Wochenstunden B. Allgemeine Bildungsziele Überblick über das Fach Der Biologieunterricht hilft, die belebte Natur bewusster wahrzunehmen und die Beobachtungsgabe fragend-experimentell zu fördern. Durch die Beschäftigung mit den Lebewesen werden wissenschaftliche Neugierde und Entdeckungsfreude geweckt. Dabei werden die Vielfalt und die Schönheiten in der Natur aufgezeigt und der verantwortungsbewusste Umgang mit sich selbst und der Umwelt gefördert. Die intensive Auseinandersetzung mit den Grundphänomenen des Lebens ermöglicht einen Einblick in die vielfältigen Zusammenhänge in der Natur. Diese komplexe Wirklichkeit wird in der Biologie unter anderem in Form von Modellen abgebildet, was die Fähigkeit des abstrakten Denkens fördert. Im Nachdenken über Wege und Ziele biologischer Forschung werden deren Möglichkeiten und Grenzen aufgezeigt. Das Erkennen von Wechselwirkungen in der Natur und von Auswirkungen menschlicher Eingriffe ermöglicht das Formulieren entscheidender Fragen, das Abschätzen von Risiken und die Diskussion über Alternativen zu umweltrelevanten Themen und leistet somit einen Beitrag zur persönlichen und gesellschaftlichen Sinngebung. Der Mensch soll sich als allseitig vernetztes Lebewesen begreifen und ein Verständnis für Umweltschutz entwickeln. Der Einbezug des Evolutionsgedankens in den gesamten Unterricht festigt das Bewusstsein, dass das Lebendige sich permanent verändert und weiterentwickelt. Der Biologieunterricht führt zu vertieftem Wissen über die Funktionen des eigenen Körpers, wobei die Gesundheitserziehung und die Suchtprävention zentrale Anliegen darstellen. Die Biologie des menschlichen Körpers ist Voraussetzung für das Verständnis der Medizin, was dazu befähigt, neue Entwicklungen in modernen biologisch-medizinischen Gebieten zu verstehen und so bei gesellschaftlichen Fragen mitzudenken. Zu vermittelnde Unterrichtsgebiete Die Unterrichtsgebiete werden in Teil D. Jahrespläne näher ausgeführt. Leben ist aus Grundbausteinen aufgebaut Leben steht in Wechselwirkung mit der Umwelt Leben wird mit standardisierten Methoden erforscht Leben bedingt Stoffwechsel In Lebewesen finden Steuerung und Regelung statt Leben speichert Information, gibt Merkmale weiter und bringt sie in Erscheinung Leben entwickelt sich weiter Beitrag des Faches zur Studierfähigkeit und persönlichen Bildung Der Biologieunterricht im Grundlagenfach ermöglicht den Einstieg in sämtliche naturwissenschaftliche Studienrichtungen inklusive Medizinstudium. Durch die Beschäftigung mit komple-

2 Biologie (Grundlagenfach) 39 xen Zusammenhängen in der Natur anhand von Modellen und Regelkreisen schult der Biologieunterricht im Grundlagenfach das Abstraktionsvermögen, welches auch in vielen nicht naturwissenschaftlichen Fächern gefordert wird. So sind die Lernenden fähig, ihre fachlich begründete Meinung in öffentliche Diskussionen von Themen einzubringen, welche die Biologie betreffen, und können ihre Fähigkeiten zur Analyse komplexer Zusammenhänge in anderen Fachbereichen nutzbringend einsetzen. Die Förderung des experimentell-systemischen Ansatzes erhöht die Flexibilität im Umgang mit neuen Situationen und Erkenntnissen und trägt dazu bei, Lösungsmöglichkeiten zu erkennen. C. Überfachliche Kompetenzen Das Grundlagenfach Biologie fördert besonders die folgenden überfachlichen Kompetenzen: Reflexive Fähigkeiten das erworbene Wissen durch die kritisch-forschende Denkweise in der Biologie vernetzen, um eine systemische Auseinandersetzung mit gesellschaftlichen und politischen Problemen zu ermöglichen Sozialkompetenz mit der Umwelt und den Mitmenschen verantwortungsbewusst umgehen durch die intensive, auch ethische Auseinandersetzung mit Lebewesen in biologischen Experimenten Empathie und Frustrationstoleranz erhöhen Sprachkompetenz Beschreibungen von Interpretationen klar unterscheiden, was zum Beispiel einen kompetenten Umgang mit Pressemitteilungen und Meinungsäusserungen ermöglicht Arbeits- und Lernverhalten bedacht und zielgerichtet an Problemstellungen herangehen und diese zuverlässig und zeitlich sinnvoll planen ICT-Kompetenzen Recherchen durchführen und Informationsquellen kritisch beurteilen (siehe 1. Klasse, Unterrichtsgebiet 3) durch Üben von korrektem Zitieren (siehe 1. Klasse, Unterrichtsgebiet 3) mit Quellen sinnvoll umgehen und Plagiate vermeiden Texte, Grafiken und Präsentationen mit Hilfe des Computers gestalten und Tabellenkalkulationen vielseitig einsetzen (siehe 1. Klasse, Unterrichtsgebiet 3) Praktische Fähigkeiten in biologischen Experimenten erworbenes manuelles Geschick, sorgfältiges Arbeiten und organisatorische Fähigkeiten im Alltag einbringen

3 Biologie (Grundlagenfach) 40 D. Jahrespläne Die einzelnen Unterrichtsgebiete sind dargestellt in den beiden Spalten Teilgebiete Lernziele Teilgebiete, die sich für den fächerübergreifenden Unterricht besonders eignen, sind im Folgenden mit einem Stern * bezeichnet.

4 Biologie (Grundlagenfach) Jahr 1. Jahr 1. Leben ist aus Grundbausteinen aufgebaut 1.1 Zelle als Grundbaustein des Lebens - beschreiben die Zellorganellen und deren Funktion - nennen Unterschiede zwischen Eucyte und Procyte - untersuchen Zellen mit Hilfe des Lichtmikroskops (Einzeller, Zelltypen, Gewebe) - fassen die Vorgänge während der Zellteilung zusammen und geben ein einfaches Modell zur Differenzierung von Zellen wieder 1.2 Biomoleküle* - beschreiben modellhaft die molekularen Bausteine der Zelle (Lipide, Kohlehydrate, Proteine, Nukleinsäure) - unterscheiden organische und anorganische Stoffe 1.3 Transportvorgänge - beobachten und erläutern Transportvorgänge (z. B. Plasmolyse) - erläutern den Einfluss der Temperatur auf die Geschwindigkeit der Transportvorgänge 1.4 Evolutive Aspekte - vergleichen Strukturen und Funktionen von Zellen und Zellorganellen im Entstehungsprozess des Lebens - geben die Prozesse während der frühen Entwicklung vom Ein- zum Vielzeller wieder 1.5 Fachbegriffe - definieren folgende Begriffe und ordnen diese entsprechenden Abbildungen zu: Zellwand, Zellmembran, ER, Dictyosom, Golgi-Apparat, Mitochondrium, Chloroplast, Zellkern, Ribosom, Diffusion, Osmose, Endo-/Exozytose, Mitose, RGT-Regel 2. Leben steht in Wechselwirkung mit der Umwelt 2.1 Organisationsebenen des Lebendigen (vom Organismus zur Biosphäre) 2.2 Beziehungen zwischen Lebewesen und der unbelebten Natur - geben die Biosphäre als hierarchisch strukturiertes System wieder - beschreiben die Formenvielfalt und die Organisation der Pflanzen- und Tierwelt (Zoologie und Botanik) - erklären die Auswirkungen abiotischer Umweltfaktoren auf Organismen (Toleranzbereiche) - wenden die Kenntnisse über den Einfluss eines abiotischen Faktors auf Vorkommen und Aufbau von Lebewesen an

5 Biologie (Grundlagenfach) Jahr 2.3 Innerartliche und zwischenartliche Wechselwirkungen 2.4 Ökosysteme und deren Beeinflussung durch den Menschen* - analysieren verschiedene inner- und zwischenartliche Wechselwirkungen - beschreiben und interpretieren Grafiken (z. B. Räuber- Beute-Beziehung, interspezifische Konkurrenz) - vergleichen Stoffkreislauf und Energiefluss - beschreiben ein Ökosystem (z. B. See, Wald) und schildern die Auswirkungen anthropogener Einflüsse 2.5 Evolutive Aspekte - erklären die Bedeutung der Variabilität der Lebewesen in Bezug auf die natürliche Selektion - wenden die Erkenntnisse über den Einfluss von Umweltfaktoren auf das Vorkommen und die Anpassungsleistung von Lebewesen an (Homologie, Analogie) 2.6 Fachbegriffe - definieren die Begriffe Ökosystem, Biotop, Biozönose, Population, Organismus, Symbiose, Parasitismus, Konkurrenz, Räuber-Beute, ökologische Potenz, Nahrungsnetz, Nahrungspyramide, Produzent, Konsument, Destruent, ökologische Nische, Biodiversität, abiotische und biotische Faktoren einzeln und im Zusammenhang, Wirkungsgesetz der Umweltfaktoren, Homologie, Analogie, Selektion, Variabilität 3. Leben wird mit standardisierten Methoden erforscht 3.1 Konzepterstellung - entwickeln biologische Fragestellungen und Hypothesen - planen ein Projekt - wählen geeignete biologische Methoden aus (z. B. Beobachten, Messen, Untersuchen) 3.2 Datenaufnahme - nehmen Daten eigenständig auf - führen die Datenaufnahme konsequent durch 3.3 Datenauswertung* - sortieren Daten - fassen Daten zusammen - werten Daten mit Hilfe des Computers aus 3.4 Resultatdarstellung* - stellen Daten in sinnvoller Weise grafisch dar - setzen geeignete Computerprogramme wie z. B. Excel ein 3.5 Interpretation - diskutieren Resultate unter Einbezug biologischer Fachliteratur - unterscheiden zwischen Beschreibung und Interpretation

6 Biologie (Grundlagenfach) Jahr 2. Jahr 1. Leben bedingt Stoffwechsel 1.1 Organisationsebenen des Lebendigen (vom Molekül zum Organismus) - beschreiben den Organismus als hierarchisch strukturiertes System - begründen die Sonderstellung der Viren als Grenzfall des Lebendigen 1.2 Biomoleküle* - erkennen die Bedeutung und Funktionsweise von Enzymen (Schlüssel-Schloss-Prinzip) 1.3 Stoffwechselprinzipien* - unterscheiden die Prozesse der Assimilation und Dissimilation in Grundzügen - beschreiben den Membranaufbau, erläutern verschiedene Mechanismen des Stofftransports durch Membranen und ordnen Transportvorgänge einem möglichen Mechanismus zu 1.4 Physiologie* - erklären Bau und Funktion des Blutes, des Blutkreislaufsystems und eines weiteren Organsystems - leiten aufgrund ihrer Kenntnisse über das Blutkreislaufsystem mögliche Fehlprozesse und darauf beruhende Krankheiten ab - illustrieren das Prinzip der Oberflächenvergrösserung an einem Beispiel 1.5 Evolutive Aspekte - diskutieren vergleichend Bau und Funktion von Organen oder Organsystemen - leiten Zusammenhänge zwischen Bau und Funktion von Organsystemen ab 1.6 Fachbegriffe - definieren die Begriffe Zellorganell, Zelle, Gewebe, Organ, Organsystem, Organismus - umschreiben die Prozesse der Assimilation, Dissimilation, Fotosynthese, Zellatmung - erklären die Begriffe Carrier-/Tunneltransport, aktiver/passiver Transport, ATP, ABO-System

7 Biologie (Grundlagenfach) Jahr 2. In Lebewesen finden Steuerung und Regelung statt 2.1 Reizaufnahme und Erregungsleitung* - geben einen Überblick über den Bau des menschlichen Nervensystems wieder - schildern den Aufbau und die Funktionsweise von Nervenzellen und Nerven - erläutern den Unterschied zwischen elektrotonischer und chemischer Informationsweiterleitung 2.2 Hormonsystem - erklären das Prinzip des Regelkreises an einem ausgewählten Beispiel (Stress, Fortpflanzung, Wasserhaushalt, Zuckerhaushalt usw.) 2.3 Evolutive Aspekte - bringen die strukturellen Unterschiede der Gehirne von Wirbeltierklassen mit ihrer Funktion in Zusammenhang und diskutieren diese als Resultat evolutiver Prozesse 2.4 Fachbegriffe - definieren die Begriffe Schwellenwert, Alles-oder-Nichts- Prinzip, Aktionspotential, Ruhepotential, Synapse, Neurotransmitter, Zentralnervensystem, peripheres Nervensystem, somatisches und vegetatives Nervensystem, motorische und sensorische Rindenfelder - erklären die Begriffe Hormon, Rezeptor, positive und negative Rückkopplung - ordnen die Begriffe Vorderhirn (Grosshirn) inklusive Balken, Hinterhirn inklusive Kleinhirn und Brücke, Zwischenhirn inklusive Thalamus, Hypothalamus und Hypophyse, Mittelhirn, Nachhirn (verlängertes Mark), Hirnrinde Darstellungen zu

8 Biologie (Grundlagenfach) Jahr 3. Jahr 1. Leben speichert Information, gibt Merkmale weiter und bringt sie in Erscheinung 1.1 Molekulare Grundlagen* - beschreiben den Aufbau der DNA und der RNA - geben die Vorgänge während der Meiose wieder 1.2 Expression von Merkmalen - erklären die Vorgänge während der Replikation, Transkription und Translation - geben die Funktionsvielfalt verschiedener Nukleinsäuren an (z. B. DNA, mrna, trna, rrna) - erkennen die Bedeutung von epigenetischen Veränderungen für die Genexpression 1.3 Regeln der Vererbung* - wenden die Mendelschen Regeln zur Erklärung von Erbgängen an - erläutern die Vorgänge während der Neukombination von Genen bei der Fortpflanzung 1.4 Moderne Verfahren der Biologie* - gewinnen exemplarisch einen Einblick in Methoden der Molekularbiologie (z. B. PCR) - geben das Prinzip der Gentechnik wieder (= gezielter Eingriff ins Erbgut) - setzen sich mit dem Einsatz der Gentechnologie kritisch würdigend auseinander 1.5 Evolutive Aspekte - leiten die Bedeutung der Mutation für die Evolution ab 1.6 Biologische Begriffe - definieren die Begriffe Nucleotid, Desoxyribonukleinsäure, Basen (Adenin, Thymin, Guanin, Cytosin, Uracil), Replikation, Transkription, Translation, Intron, Exon, Splicing, Primer, Polymerase, trna, mrna, rrna, Ribosom, Aminosäure, Protein, Codon, Chromosom, Chromatide, haploid, diploid, homologe Chromosomen, dominant, rezessiv, Allel, Gen, Polygenie, Kodominanz, autosomal, gonosomal, Genotyp, Phänotyp, heterozygot, homozygot, Mutation, Modifikation, Rekombination, Crossing-Over, Genom, Methylierung, Plasmid, Vektor, Restriktionsenzym, GVO, Klon 2. Leben entwickelt sich weiter 2.1 Artentstehung - geben die Mechanismen der Weiterentwicklung von Lebewesen bis zur Entstehung einer Art wieder - beschreiben den Menschen als Resultat evolutiver Prozesse

9 Biologie (Grundlagenfach) Jahr 2.2 Evolutive Aspekte - erklären mindestens eine Methode zur Untersuchung von Verwandtschaftsverhältnissen (z. B. DNA-Hybridisierung, Sequenzanalyse) 2.3 Biologische Begriffe - definieren die Begriffe Art, Mutation, Selektion, Isolation